EP1855318A1 - Kompaktes Leistungshalbleitermodul mit Verbindungseinrichtung - Google Patents

Kompaktes Leistungshalbleitermodul mit Verbindungseinrichtung Download PDF

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EP1855318A1
EP1855318A1 EP07005339A EP07005339A EP1855318A1 EP 1855318 A1 EP1855318 A1 EP 1855318A1 EP 07005339 A EP07005339 A EP 07005339A EP 07005339 A EP07005339 A EP 07005339A EP 1855318 A1 EP1855318 A1 EP 1855318A1
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EP
European Patent Office
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power semiconductor
semiconductor module
conductive layer
module according
contact
Prior art date
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Withdrawn
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EP07005339A
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English (en)
French (fr)
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Christian Göbel
Markus Knebel
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Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Publication of EP1855318A1 publication Critical patent/EP1855318A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
    • H10W76/15—Containers comprising an insulating or insulated base

Definitions

  • the invention describes a compact power semiconductor module with a connection device for electrically connecting the load and control connections of power semiconductor components to an external circuit board.
  • load connection is to be understood as meaning a connection between a contact device of the power semiconductor module and an external line element, whereby the load connections, ie, the DC inputs of the intermediate circuit and the AC output, are understood as examples in a half-bridge circuit.
  • control connection in the following means the connection of an auxiliary or control connection of the power semiconductor module to an external control connection element.
  • a starting point of the invention are power semiconductor modules, as exemplified by the DE 10 2004 0255 609 A1 , or the DE 103 55 925 A1 are known.
  • the first document discloses a power semiconductor module in screw pressure contact.
  • the load connection of the power semiconductor module with a printed circuit board is in this case achieved by means of a screw connection according to the prior art.
  • the control connections of the auxiliary or control terminals are in this case formed as a connection between a spring contact elements and a Track section of the circuit board.
  • the pressure is introduced to the control connection by the arrangement and screwing the circuit board with the load connection elements.
  • the design of a power semiconductor module in the aforementioned type is particularly suitable for current loads beyond 10 amps.
  • the DE 103 55 925 A1 discloses a connecting device for power semiconductor components consisting of a film composite of a first and a second conductive foil with an insulating intermediate layer.
  • the power semiconductor components are permanently securely electrically connected to the first conductive layer by means of ultrasonic welding.
  • the module-internal circuit-compatible connection of the power semiconductor component which includes both load and control connections, is disclosed here. However, the cited document does not disclose details of the load and control connections to the external connection.
  • the invention has for its object to present a power semiconductor with a connection device in an embodiment of a film composite, this being easy to manufacture, has compact dimensions and both the load and the control terminals can be arranged on a printed circuit board.
  • the inventive idea is based on a power semiconductor module having a housing, at least one substrate with conductor tracks and power semiconductor components arranged in a circuitally arranged manner on these conductor tracks. Furthermore, the power semiconductor module has at least one connecting device, wherein each of these consists of a film composite of a first (60) and a second (64) conductive layer with an insulating layer arranged between these conductive layers.
  • the respective conductive layers are thus structured and forming conductor tracks. It is preferred if individual interconnects of the two conductive layers are connected to one another by means of a circuit-compatible connection, by way of example in the form of plated-through holes.
  • the first conductive layer of the film composite has first contact devices designed as spot-welded connections Power pads of power semiconductor devices on. Likewise, this first conductive layer preferably has second contact devices to control connection surfaces of power semiconductor components on a further conductor track. Furthermore, this first conductive layer has third contact devices for load connection to a printed circuit board. The second conductive layer has fourth contact means for control connection with the printed circuit board.
  • the film composite has film sections between the first and second, as well as the third and fourth contact devices, which are arranged in guide portions of the housing, wherein the third and fourth contact devices have parallel surface normals.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention in section.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention in a three-dimensional view.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention in section.
  • FIG 4 shows the film composite of the second embodiment of a power semiconductor module according to the invention.
  • the power semiconductor module consists of a housing (3) which encloses a substrate (5) such that it partially projects beyond the side of the housing facing away from the interior of the power semiconductor module.
  • the heat sink is arranged on this side of the electrically insulating substrate and thermally conductively connected to the substrate.
  • the side of the substrate facing the interior of the power semiconductor module is designed as a plurality of conductor tracks (54) which are insulated from one another.
  • a plurality of power semiconductor components (58 a / b) arranged in accordance with the circuit and electrically connected.
  • the power semiconductor module has a connecting device (6), which consists of a film composite.
  • This film composite is formed from a first (60) and a second (64) conductive layers which are each structured in themselves and thus form conductor tracks and an insulating layer (62) arranged therebetween,
  • the first conductive layer (60) of this film composite has first contact devices (600) designed as spot-welded connections to power connection surfaces (580) of power semiconductor components (58 a / b). It likewise has second contact devices 582 to control connection surfaces 582 of the power semiconductor components 58a.
  • the first conductive layer or its interconnects with the contact devices form the circuit-compatible connection of the contact surfaces of the power semiconductor components (58 a / b) facing away from the substrate.
  • the volume between the substrate (5) with the power semiconductor components (58) and the first conductive layer (60) is filled with an insulating material for reasons of electrical safety, this insulating material preferably being a silicone gel or an epoxy resin (584).
  • the first conductive layer further comprises third contact means (604) for load connection (70) to a circuit board (7).
  • These third contact devices are electrically conductively connected to first contact devices and thus to the load pads of the associated power semiconductor component.
  • the second conductive layer (64) has circuit-compatible connection (66) to the first conductive layer (60) to, for example, the control pads (582) of the power semiconductor components (58a) with fourth contact devices (606) to the control connection (72) with a printed circuit board (7). connect to.
  • third and fourth contact devices are each arranged in a row.
  • the power semiconductor module has guide sections (30) within the housing (30), in which film sections of the film composite are arranged. These foil sections form the connection between the first and second (600, 602) and the third and fourth (604, 606) contact devices.
  • the film section to third contact devices (604) has a first and a second bending point (68b) with the same bending direction.
  • the film section to fourth contact devices (606) has a first bending point (68a) with a first bending direction and, in the further course, a second bending point (68b) set second bending direction.
  • the bending points (68 a / b) at associated edges (32) of the guide portions (30) of the housing (3) are arranged.
  • both the third and the fourth contact devices are arranged in a plane determined by the printed circuit board to be contacted.
  • the contact devices thus form surfaces with parallel surface normals.
  • the housing is designed such that the third (604) and fourth (606) contact devices project beyond the housing (3) in the direction of their surface normal and thus a solder connection to the printed circuit board is possible.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention in a three-dimensional view in FIG. 2a with and in FIG. 2b without housing (3).
  • These power semiconductor components (58) are connected in a circuit-compatible manner by means of a connection device (6), which consists of a first self-structured conductive film layer (60), which forms conductor tracks.
  • this connecting device consists of an insulating film layer (62) and another arranged thereon also in itself structured, conductor tracks forming film layer (64), wherein the respective course of the conductor tracks on the second film layer (64) in Fig. 2b is only indicated.
  • connection device (6) with conductor tracks formed thereon extend through guide sections (30) of the housing (3) and are arranged on the side of the housing facing away from the substrate (5) in such a way that the contact devices (604, 606) provide load and control connections form a plane to a circuit board and have parallel surface normals.
  • the respective third contact devices (604) are designed as subsections of conductor tracks of the first conductive layer (60) and the fourth contact devices (606) as subsections of conductor tracks of the second conductive layer (64).
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention in section in an arrangement with a heat sink and a. PCB.
  • the embodiment of the substrate with arranged cooling body and power semiconductor components corresponds to that of FIG. 1, wherein the heat sink is supported here on a special molding (36) of the housing.
  • the connecting device (6) likewise consists of the already described film composite of a first (60) and a second (64) conductive and an insulating layer (62) arranged therebetween.
  • the first and second contact means (600, 602) to pads (580, 582) of power semiconductor devices (58 a / b) are also formed as spot welded joints.
  • the housing (3) surrounds the substrate (5) and has a guide section (30) for arranging a film section between the first and second (600, 602) and third and fourth (604, 606) contact devices for contacting a circuit board (7). on.
  • This foil section to third contact devices (604) has a bending point (68c) with a first bending direction and the foil section to fourth contact devices (606) has a second bending point (68d) with a second bending direction.
  • This in turn results in that the third (604) and fourth (606) contact devices are arranged in a plane here, however, perpendicular to the substrate plane and in turn the surface normal of the contact devices (604, 606) are arranged in parallel.
  • the detailed configuration of the connection device is shown in FIG. 4.
  • FIG. 4 shows the film composite, with indicated power semiconductor components, for example MOSFETs, of the connection device according to the second embodiment according to FIG. 3 of a power semiconductor module according to the invention.
  • a load connection side is formed by the first conductive and the insulating layer of the film composite.
  • the insulating layer (62) is formed as a surface integrally with the surface forming lugs (620a).
  • parts of the strip conductors form the third contact device (604) according to FIG. 3.
  • the film composite has a first bending point (68c).
  • Fig. 4b is a control connection side from the same direction as shown in Fig. 2A.
  • This control connection side is formed by the second conductive and the insulating layer of the film composite.
  • the insulating layer (62) is again formed as a surface integrally with the surface forming lugs (620b).
  • parts of the strip conductors form the fourth contact device (606) according to FIG. 3.
  • the film composite has a second bending point (68d).
  • the contact device (604, 606) as shown in FIG. 3 is formed on a plane with parallel surface normals in each case.

Landscapes

  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse, einem Substrat mit Leiterbahnen und hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen und mit einer Verbindungseinrichtung. Diese besteht aus einem Folienverbund aus einer ersten und einer zweiten leitenden jeweils in sich strukturierten und somit Leiterbahnen ausbildenden Schicht und einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht. Die erste leitende Schicht weist erste, als Punktschweißverbindungen ausgebildete Kontakteinrichtungen zu Leistungsanschlussflächen von Leistungshalbleiterbauelementen, zweite Kontakteinrichtungen zu Steueranschlussflächen von Leistungshalbleiterbauelementen, ebenso wie dritte Kontakteinrichtungen zur Lastverbindung mit einer Leiterplatte auf. Die zweite leitende Schicht weist Verbindung zur ersten leitenden Schicht und vierte Kontakteinrichtungen zur Steuerverbindung mit einer Leiterplatte auf. Der Folienverbund weist weiterhin Folienabschnitte zwischen den ersten und zweiten sowie den dritten und vierten Kontakteinrichtungen auf, die in Führungsabschnitten des Gehäuses angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung beschreibt ein kompaktes Leistungshalbleitermodul mit einer Verbindungseinrichtung zur elektrischen Verbindung der Last- und Steueranschlüsse von Leistungshalbleiterbauelementen mit einer externen Leiterplatte. Hierbei soll im Folgenden mit dem Begriff der Lastverbindung eine Verbindung zwischen einer Kontakteinrichtung des Leistungshalbleitermoduls und einem externen Leitungselement verstanden werden, wobei hiermit die Lastanschlüsse, also beispielhaft in einer Halbbrückenschaltung die Gleichstromeingänge vom Zwischenkreis sowie der Wechselstromausgang, verstanden werden.
  • Analog wird mit Steuerverbindung im Folgenden die Verbindung eines Hilfs- bzw. Steueranschlusses des Leistungshalbleitermoduls mit einem externen Steueranschlusselements verstanden.
  • Einen Ausgangspunkt der Erfindung bilden Leistungshalbleitermodule, wie sie beispielhaft aus der DE 10 2004 0255 609 A1 , oder der DE 103 55 925 A1 bekannt sind. Erstgenannte Druckschrift offenbart ein Leistungshalbleitermodul in Schraub-Druckkontaktierung. Die Lastverbindung des Leistungshalbleitermoduls mit einer Leiterplatte wird hierbei mittels eine Schraubverbindung nach dem Stand der Technik erreicht. Die Steuerverbindungen der Hilfs- bzw. Steueranschlüsse sind hierbei ausgebildet als Verbindung zwischen einem Federkontaktelemente und einem Leiterbahnabschnitt der Leiterplatte. Erfindungsgemäß erfolgt die Druckeinleitung auf die Steuerverbindung durch die Anordnung und Verschraubung der Leiterplatte mit den Lastanschlusselementen. Die Ausgestaltung eines Leistungshalbleitermoduls in der genannten Art ist besonders geeignet für Strombelastungen jenseits von 10 Ampere.
  • Die DE 103 55 925 A1 offenbart eine Verbindungseinrichtung für Leistungshalbleiterbauelemente bestehend aus einem Folienverbund einer ersten und einer zweiten leitenden Folie mit einer isolierenden Zwischenlage. Die Leistungshalbleiterbauelemente sind mit der ersten leitenden Schicht mittels Ultraschallschweißen dauerhaft sicher elektrisch verbunden. Die modulinterne schaltungsgerechte Verbindung der Leistungshalbleiterbauelement, die sowohl Last- als auch Steueranschlüsse beinhaltet ist hier offen gelegt. Allerdings offenbart die genannte Druckschrift keine Details der Last- und Steuerverbindungen zur externen Anbindung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Leistungshalbleiter mit einer Verbindungseinrichtung in Ausgestaltung eines Folienverbunds vorzustellen, wobei dieses einfach herzustellen ist, kompakte Abmessungen aufweist und sowohl die Lastwie auch die Steueranschlüsse auf einer Leiterplatte anordenbar sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch die Maßnahmen der Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der erfinderische Gedanke geht aus von einem Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse, mindestens einem Substrat mit Leiterbahnen und auf diesen Leiterbahnen schaltungsgerecht angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen. Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul mindestens eine Verbindungseinrichtung auf, wobei diese jeweils aus einem Folienverbund aus einer ersten (60) und einer zweiten (64) leitenden Schicht mit einer zwischen diesen leitenden Schichten angeordneten isolierenden Schicht besteht.
  • Die jeweiligen leitenden Schichten sind in sich strukturierten und bildenden somit Leiterbahnen aus. Es ist bevorzugt, wenn einzelne Leiterbahnen der beiden leitenden Schichten mittels schaltungsgerechte Verbindung, beispielhaft in Form von Durchkontaktierungen, miteinander verbunden sind.
  • Die erste leitende Schicht des Folienverbunds weist erste, als Punktschweißverbindungen ausgebildete Kontakteinrichtungen zu Leistungsanschlussflächen von Leistungshalbleiterbauelementen auf. Ebenso weist diese erste leitende Schicht vorzugsweise auf einer weiteren Leiterbahn zweite Kontakteinrichtungen zu Steueranschlussflächen von Leistungshalbleiterbauelementen auf. Weiterhin weist diese erste leitende Schicht dritte Kontakteinrichtungen zur Lastverbindung mit einer Leiterplatte auf. Die zweite leitende Schicht weist vierte Kontakteinrichtungen zur Steuerverbindung mit der Leiterplatte auf.
    Der Folienverbund weist Folienabschnitte zwischen den ersten und zweiten, sowie den dritten und vierten Kontakteinrichtungen auf, die in Führungsabschnitten des Gehäuses angeordnet sind, wobei die dritten und vierten Kontakteinrichtungen parallele Flächennormalen aufweisen.
  • Die erfinderische Lösung wird an Hand der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 4 weiter erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls im Schnitt.
  • Fig. 2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in dreidimensionaler Ansicht.
  • Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls im Schnitt.
  • Fig. 4 zeigt den Folienverbund der zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls im Schnitt in einer Anordnung mit einem Kühlkörper und einer Leiterplatte. Das Leistungshalbleitermodul besteht aus einem Gehäuse (3), welches ein Substrat (5) derart umschließt, dass dieses die dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls abgewandte Seite des Gehäuses teilweise überragt. Auf diese Seite des elektrisch isolierend ausgebildeten Substrats ist der der Kühlkörper angeordnet und thermisch leitend mit dem Substrat verbunden.
  • Die dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandte Seite des Substrats ist als eine Mehrzahl von voneinander elektrisch isolierten Leiterbahnen (54) ausgebildet. Auf diesen Leiterbahnen ist eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b) schaltungsgerecht angeordnet und elektrisch leitend verbunden.
  • Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul eine Verbindungseinrichtung (6) auf, die aus einem Folienverbund besteht. Dieser Folienverbund wird gebildet aus einer ersten (60) und einer zweiten (64) leitenden jeweils in sich strukturierten und somit Leiterbahnen ausbildenden Schichten und einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht (62),
  • Die erste leitende Schicht (60) diese Folienverbunds weist erste, als Punktschweißverbindungen ausgebildete Kontakteinrichtungen (600) zu Leistungsanschlussflächen (580) von Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b) auf. Ebenso weist sie zweite Kontakteinrichtungen (582) zu Steueranschlussflächen (582) der Leistungshalbleiterbauelementen (58a) auf. Somit bildet die erste leitende Schicht bzw. deren Leiterbahnen mit den Kontakteinrichtungen die schaltungsgerechte Verbindung der dem Substrat abgewandten Anschlussflächen der Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b). Das Volumen zwischen dem Substrat (5) mit den Leistungshalbleiterbauelementen (58) und der ersten leitenden Schicht (60) ist aus Gründen der elektrischen Sicherheit mit einem isolierenden Stoffes verfüllt, wobei dieser isolierende Stoff vorzugsweise ein Silikongel oder ein Epoxidharz (584) ist.
  • Die erste leitende Schicht weist weiterhin dritte Kontakteinrichtungen (604) zur Lastverbindung (70) mit einer Leiterplatte (7) auf. Diese dritten Kontakteinrichtungen sind mit ersten Kontakteinrichtungen und somit mit den Lastanschlussflächen des zugeordneten Leistungshalbleiterbauelements elektrisch leitend verbunden.
  • Die zweite leitende Schicht (64) weist schaltungsgerechte Verbindung (66) zur ersten leitenden Schicht (60) auf um beispielhaft die Steueranschlussflächen (582) der Leistungshalbleiterbauelemente (58a) mit vierten Kontakteinrichtungen (606) zur Steuerverbindung (72) mit einer Leiterplatte (7) zu verbinden.
  • Es ist bevorzugt, wenn dritte und vierte Kontakteinrichtungen jeweils in einer Reihe angeordnet sind. Hierzu weist das Leistungshalbleitermodul Führungsabschnitte (30) innerhalb des Gehäuses (30) auf, in dem Folienabschnitte des Folienverbunds angeordnet sind. Diese Folienabschnitte bilden die Verbindung zwischen den ersten und zweiten (600, 602) sowie den dritten und vierten (604, 606) Kontakteinrichtungen.
  • Um die genannte Ausgestaltung des Leistungshalbleitermoduls zu bilden weist der Folienabschnitt zu dritten Kontakteinrichtungen (604) eine erste und eine zweite Biegestelle (68b) mit gleicher Biegerichtung auf. Der Folienabschnitt zu vierten Kontakteinrichtungen (606) weist demgegenüber eine erste Biegestelle (68a) mit einer ersten Biegerichtung und im weiteren Verlauf eine zweite Biegestelle (68b) mit entgegen gesetzter zweiter Biegerichtung auf. Hierbei sind die Biegestellen (68 a/b) an zugeordneten Kanten (32) der Führungsabschnitte (30) des Gehäuses (3) angeordnet.
  • Durch diese Ausgestaltung sind sowohl die dritte wie auch die vierte Kontakteinrichtungen in einer durch die zu kontaktierende Leiterplatte bestimmten Ebene angeordnet. Gleichfalls bilden somit die Kontakteinrichtungen Flächen mit parallelen Flächennormalen. Das Gehäuse ist derart ausgebildet, dass die dritten (604) und vierten (606) Kontakteinrichtungen das Gehäuse (3) in Richtung ihrer Flächennormalen überragen und somit eine Lötverbindung zur Leiterplatte möglich ist.
  • Fig. 2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in dreidimensionaler Ansicht in Fig. 2a mit und in Fig. 2b ohne Gehäuse (3). Dargestellt ist hier ein Substrat (5) mit Leistungshalbleiterbauelementen (58). Diese Leistungshalbleiterbauelemente (58) sind schaltungsgerecht verbunden mittels einer Verbindungseinrichtung (6), welche aus einer ersten in sich strukturierten leitenden Folienschicht (60) besteht, welche Leiterbahnen ausbildet. Weiterhin besteht diese Verbindungseinrichtung aus einer isolierenden Folienschicht (62) und eine weiteren hierauf angeordneten ebenfalls in sich strukturierten, Leiterbahnen ausbildenden Folienschicht (64), wobei der jeweilige Verlauf der Leiterbahnen auf der zweiten Folienschicht (64) in Fig. 2b nur angedeutet ist.
  • Folienabschnitte dieser Verbindungseinrichtung (6) mit hierauf ausgebildeten Leiterbahnen reichen durch Führungsabschnitte (30) des Gehäuses (3) und sind auf der dem Substrat (5) abgewandten Seite des Gehäuses derart angeordnet, dass die Kontakteinrichtungen (604, 606) zur Last- sowie Steuerverbindung zu einer Leiterplatte eine Ebene bilden und parallele Flächennormalen aufweisen.
  • Hierzu weist der Folienabschnitt zu dritten Kontakteinrichtungen (604) eine erste und eine zweite Biegestelle (68b) mit gleicher Biegerichtung auf, wohingegen der Folienabschnitt zu vierten Kontakteinrichtungen (606) eine erste Biegestelle (68a) mit einer ersten Biegerichtung und im weiteren Verlauf eine zweite Biegestelle (68b) mit entgegen gesetzter zweiter Biegerichtung aufweist.
  • Die jeweiligen dritten Kontakteinrichtungen (604) sind erfindungsgemäß als Teilabschnitte von Leiterbahnen der ersten leitenden Schicht (60) und die vierten Kontakteinrichtungen (606) als Teilabschnitte von Leiterbahnen der zweiten leitenden Schicht (64) ausgebildet.
  • Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls im Schnitt in einer Anordnung mit einem Kühlkörper und einer. Leiterplatte. Die Ausgestaltung des Substrats mit angeordnetem Kühlkörper und Leistungshalbleiterbauelementen entspricht derjenigen gemäß Fig. 1, wobei sich der Kühlkörper hier auf einer speziellen Ausformung (36) des Gehäuses abstützt. Die Verbindungseinrichtung (6) besteht ebenfalls aus dem bereits beschriebenen Folienverbund einer ersten (60) und einer zweiten (64) leitenden und einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht (62). Die ersten und zweiten Kontakteinrichtungen (600, 602) zu Anschlussflächen (580, 582) von Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b) sind ebenso als Punktschweißverbindungen ausgebildet.
  • Das Gehäuse (3) umschließt das Substrat (5) und weist einen Führungsabschnitt (30) zur Anordnung eines Folienabschnitts zwischen den ersten und zweiten (600, 602) sowie dritten und vierten (604, 606) Kontakteinrichtungen zur Kontaktierung mit einer Leiterplatte (7) auf. Dieser Folienabschnitt zu dritten Kontakteinrichtungen (604) weist eine Biegestelle (68c) mit einer ersten Biegerichtung und der Folienabschnitt zu vierten Kontakteinrichtungen (606) eine zweite Biegestelle (68d) mit einer zweiten Biegerichtung auf. Hierdurch ergibt sich wiederum, dass die dritten (604) und vierten (606) Kontakteinrichtungen in einer Ebene hier allerdings senkrecht zur Substratebene angeordnet sind und wobei wiederum die Flächennormalen der Kontakteinrichtungen (604, 606) parallel angeordnet sind. Die detaillierte Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung ist in Fig. 4 dargestellt.
  • Fig. 4 zeigt den Folienverbund, mit angedeuteten Leistungshalbleiterbauelementen, beispielhaft MOS-FETs, der Verbindungseinrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung nach Fig. 3 eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. In Fig. 4a ist eine Lastverbindungsseite gebildet durch die erste leitende und die isolierende Schicht des Folienverbunds. Die isolierende Schicht (62) ist als eine Fläche mit einstückig mit der Fläche ausbildenden Ansätzen (620a) ausgebildet. Diese Ansätze (620a) bilden gemeinsam mit Leiterbahnen der ersten Folienschicht erste Folienabschnitte zur Anordnung in einem Führungsschacht des Leistungshalbleitermoduls. Hierbei bilden Teile der Leiterbahnen die dritten Kontakteinrichtung (604) gemäß Fig. 3 aus. Zur Ausbildung der senkrechten Anordnung dieser Kontakteinrichtungen (604) relativ zur Substratebene weist der Folienverbund eine erste Biegestelle (68c) auf.
  • In Fig. 4b ist eine Steuerverbindungsseite aus gleicher Blickrichtung wie in Fig. 2A dargestellt. Diese Steuerverbindungsseite wird gebildet durch die zweite leitende und die isolierende Schicht des Folienverbunds. Die isolierende Schicht (62) ist wiederum als eine Fläche mit einstückig mit der Fläche ausbildenden Ansätzen (620b) ausgebildet. Diese Ansätze (620b) bilden gemeinsam mit Leiterbahnen der zweiten Folienschicht zweite Folienabschnitte zur Anordnung in einem Führungsschacht des Leistungshalbleitermoduls. Hierbei bilden Teile der Leiterbahnen die vierten Kontakteinrichtung (606) gemäß Fig. 3 aus. Zur Ausbildung der senkrechten Anordnung dieser Kontakteinrichtungen (604) relativ zur Substratebene weist der Folienverbund eine zweite Biegestelle (68d) auf.
  • Durch die unterschiedliche Biegerichtung der ersten (68c) und zweiten Biegestelle (68d) werden die Kontakteinrichtung (604, 606) wie Fig. 3 dargestellt auf einer Ebene mit jeweils parallelen Flächennormalen ausgebildet.

Claims (10)

  1. Leistungshalbleitermodul (1) mit einem Gehäuse (3), mindestens einem Substrat (5) mit Leiterbahnen (54) und hierauf schaltungsgerecht angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b) und mit einer Verbindungseinrichtung (6),
    wobei die Verbindungseinrichtung (6) aus einem Folienverbund aus einer ersten (60) und einer zweiten (64) leitenden jeweils in sich strukturierten und somit Leiterbahnen ausbildenden Schicht und einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht (62) besteht,
    wobei die erste leitende Schicht (60) erste, als Punktschweißverbindungen ausgebildete Kontakteinrichtungen (600) zu Leistungsanschlussflächen (580) von Leistungshalbleiterbauelementen (58 a/b), zweite Kontakteinrichtungen (582) zu Steueranschlussflächen (582) von Leistungshalbleiterbauelementen (58a), ebenso wie dritte Kontakteinrichtungen (604) zur Lastverbindung (70) mit einer Leiterplatte (7) aufweist,
    wobei die zweite leitende Schicht (64) schaltungsgerechte Verbindung (66) zur ersten leitenden Schicht (60) und vierte Kontakteinrichtungen (606) zur Steuerverbindung (72) mit einer Leiterplatte (7) aufweist,
    wobei der Folienverbund Folienabschnitte zwischen den ersten und zweiten (600, 602) sowie den dritten und vierten (604, 606) Kontakteinrichtungen aufweist, die in Führungsabschnitten (30) des Gehäuses (30) angeordnet sind und wobei die dritten und vierten Kontakteinrichtungen (604, 606) parallele Flächennormalen aufweisen.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1,
    wobei ein Folienabschnitt zu dritten Kontakteinrichtungen (604) eine erste (68b) und eine zweite Biegestelle (68b) mit gleicher Biegerichtung aufweist und ein Folienabschnitt zu vierten Kontakteinrichtungen (606) eine erste Biegestelle (68a) mit einer ersten Biegerichtung und im weiteren Verlauf eine zweite Biegestelle (68b) mit entgegen gesetzter zweiter Biegerichtung aufweist.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1,
    wobei ein Folienabschnitt zu dritten Kontakteinrichtungen (604) eine Biegestelle (68c) mit einer ersten Biegerichtung und ein Folienabschnitt zu vierten Kontakteinrichtungen (606) eine zweite Biegestelle (68d) mit einer zweiten Biegerichtung aufweist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 3 oder 4,
    wobei die Biegestellen (68 a/b/c/d) an zugeordneten Kanten (32) der Führungsabschnitte (30) des Gehäuses (3) angeordnet sind.
  5. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1,
    wobei die dritten Kontakteinrichtungen (604) als Teilabschnitte von Leiterbahnen der ersten leitenden Schicht (60) und die vierten Kontakteinrichtungen (606) als Teilabschnitte von Leiterbahnen der zweiten leitenden Schicht (64) ausgebildet sind.
  6. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1,
    wobei die dritten (604) und vierten (606) Kontakteinrichtungen das Gehäuse (3) in Richtung ihrer Flächennormalen überragen.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 2,
    wobei die dritten (604) und vierten (606) Kontakteinrichtungen in einer Ebene parallel zur Substratebene angeordnet sind.
  8. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 3,
    wobei die dritten (604) und vierten (606) Kontakteinrichtungen in einer Ebene senkrecht zur Substratebene angeordnet sind.
  9. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1,
    wobei das Volumen zwischen dem Substrat (5) mit den Leistungshalbleiterbauelementen (58) und der ersten leitenden Schicht (60) mittels eines isolierenden Stoffes verfüllt ist.
  10. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 9,
    wobei der isolierende Stoff ein Silikongel oder eine Epoxidharz (584) ist.
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